中国水土保持ＳＷＣＣ ２０１３年第１０期 东北黑土区侵蚀沟发育与环境特征 范昊明 ，顾广贺 ，王岩松 ，钟云飞 （１．沈阳农业大学水利学院，辽宁沈阳１１０８６６；２．松辽流域水土保持监测中心站，吉林长春１３００２１） ［关键词］侵蚀沟；发育特征；环境特征；东北黑土区 ［摘要］东北黑土区在气候、地形、植被和人类活动等方面存在着显著的地带性差异，进而也造成侵蚀沟发育特征的地 带性分异。以黑土区水保规划二级分区为研究对象，在分析各规划分区自然条件、人类活动方式差异的基础上，研究各 分区侵蚀沟发育特征，结果表明：黑土区土壤抗蚀性差、降雨集中、冻融作用强烈、地势起伏是侵蚀沟形成的基础自然条 件；长期耕作、过度放牧等人类活动是侵蚀沟发生的首要诱发因素。在各水保规划分区中，大兴安岭东坡丘陵沟壑区、呼 伦贝尔高平原区沟蚀最为严重，沟壑密度分别达到０．５６、０．３６ ｋｍ／ｋｍ ；而在大小兴安岭山地区，人为扰动少、植被覆盖 度高，沟蚀发育较轻，沟壑密度仅为０．０８ ｋｉｎ／ｋｉｎ ；长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区侵蚀沟数量、面积、长度较 大，沟壑密度为０．１４ ｋｉｎ／ｋｉｎ 。 ［中图分类号］Ｓ１５７．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００—０９４１（２ｏ１３）１０—００７５—０４ 东北黑土区是我国重要的粮食生产基地，对保障 为活动方式及侵蚀沟分布信息，分析各分区内自然及 我国粮食安全起着重要作用。松辽委实地勘查确定东 人为因素与侵蚀沟发育特征的关系，以期进一步揭示 北黑土区总面积为１０３万ｋｍ ，其中：黑龙江省４５．２５ 黑土区侵蚀沟发育规律，为侵蚀沟治理提供重要理论 万ｋｍ ，吉林省１８．７０万ｋｍ ，辽宁省１２．２９万ｋｍ ，内 依据。 蒙古自治区２６．７６万ｋｍ 。由于人类不合理的开发和 利用，导致黑土区水土流失十分严重…。近几十年来， １ 黑土区自然环境的地域性分异特征 黑土区水土流失愈演愈烈，尤其是侵蚀沟的发展不断 １．１ 土壤的地域性分异特征 切割农田、吞噬耕地 。独特的自然条件及人为活动 东北黑土区侵蚀沟发育广泛与土壤性质关系密 方式造成黑土区侵蚀沟发育广泛。闫业超等 研究发 切。黑土区广泛分布着暗棕壤、黑土、黑钙土、褐土、白 现，地形地貌导致克拜地区东西坡沟壑密度大于南北 浆土、草甸土和沼泽土等。呼伦贝尔高平原区土壤类 坡。王文娟等 研究发现，距道路越远，侵蚀沟发育越 型较复杂，以黑土、暗棕壤、黑钙土和草甸土为主，土层 少。李飞等 研究指出侵蚀沟裂度随坡度增加先增大 较薄，一般在ｌ０～５０ ｅｍ，表土层一旦遭到破坏，沉积沙 后减小，不同地形要素组合时，侵蚀沟的裂度有很大差 层就会裸露，造成土地沙化。由于多年耕作等人为活 异。孟令钦等 研究发现，坡耕地的水平改垄，改变了 动的影响，东北漫川漫岗区土壤多由黑土变为黑黄土、 坡面汇流条件，加速了坡耕地侵蚀沟发育。范吴明 黄黑土，土壤团粒结构差、质地疏松。长白山完达山山 等＂ 研究发现，坡耕地侵蚀沟的出现主要决定于坡度 地丘陵区以白浆土为主，土层较薄，质地黏重。大兴安 和人为作用。以往对黑土区侵蚀沟发育环境与特征的 岭东坡丘陵沟壑区以草甸土、暗棕壤为主，土层较薄。 研究多是选取某一典型区域，区域空间尺度及研究内 辽宁环渤海山地丘陵区以暗棕壤、草甸土、褐土为主， 容有限，缺少对黑土区全境侵蚀沟发育环境与特征的 土层深厚，肥力较高。大小兴安岭山地区以黑土、草甸 研究，且至今尚无以黑土区水土保持规划分区为单元 土为主。各分区土壤理化性质差别不大，但由于自然 而进行的黑土区侵蚀沟发育环境与特征研究。 条件及人为活动方式的不同，各区土层厚度具有一定 本研究以第一次全国水利普查东北黑土区侵蚀沟 差别。综合来看，黑土区土壤抗蚀性较弱，为侵蚀沟的 普查数据为基础，根据黑土区水土保持规划二级分区 发生与发展提供了条件。 （分别为长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区、 １．２气候的地域性分异特征 大兴安岭东坡丘陵沟壑区、辽宁环渤海山地丘陵区、大 东北黑土区属于北温带半湿润大陆性季风气候， 小兴安岭山地区、呼伦贝尔高平原区）的自然环境、人 日温差、年温差较大，冬季寒冷，春秋两季干旱多风，降 ・７６・ 中国水土保持ＳＷＣＣ ２０１３年第１０期 雨、冻融是影响黑土区侵蚀沟发育最主要的气候因素。 形式，削弱降雨强度；枯枝落叶层能吸收林地降水，以 降雨是诱发沟蚀的直接原因；冻融作用可改变土壤结 较大的地表粗糙度削弱地表径流；乔、灌木群体浓密的 构，降低土壤抗蚀性，影响侵蚀沟发育。黑土区夏季降 地上部分和强大的根系可固土、保土、防冲，减免侵蚀 雨集中、春冬季冻融频繁的气候特点为侵蚀沟发育提 沟的发生。长白ＬｌＪ完达山山地丘陵区总体植被覆盖度 供了条件。地理位置、地域环境的不同造成各分区气 较高，但局部区域植被遭到一定程度的破坏。辽宁环 候具有一定差异：黑土区西侧的呼伦贝尔高平原区气 渤海山地丘陵区土壤肥沃、水资源丰富，植被状况良 候干燥、降雨较少，风力较强；北部的大小兴安岭山地 好。呼伦贝尔高平原区植被以草本、灌木为主，植被类 区冬季寒冷，春冬季冻融持续时间长；南部辽宁环渤海 型相对单一，人类活动的破坏已造成该区植被萎缩，草 山地丘陵区降雨量大且多暴雨。黑土区总体气候特征 场、森林不断退化，沟蚀现象越发严重。东北漫川漫岗 明显，局部区域降雨较少、风力较强。区域气候在一定 程度上决定土壤侵蚀方式，降雨较多的辽宁环渤海山 地丘陵区水蚀严重，风力较强的呼伦贝尔高平原区为 风水两相侵蚀交错区。区域气候的差异直接影响植被 类型及长势，降雨量充足的大小兴安岭山地区、辽宁环 渤海山地丘陵区植被以乔、灌木为主，长势良好，林冠 层截留及根系固土、保土效果显著，而降雨较少的呼伦 贝尔高平原区植被以草本、灌木为主，固土保水效果与 乔、灌木有较大差别，属于生态环境脆弱区，植被一旦 被破坏，降雨直接作用于土壤，易诱发沟蚀。 １．３地形地貌的地域性分异特征 东北黑土区的地形地貌在很大程度上直接影响土 壤类型的演变和土壤侵蚀的强度，但土壤侵蚀反过来 也在重新塑造着黑土区的地形地貌 Ｊ。黑土区各水土 保持规划二级分区地形地貌差异较大，总体地貌分布 特征为：东、北、西三面为低山、中山所包围，中部为广 阔的平原。 黑土区东部的长白山完达山山地丘陵区、北部的 大小兴安岭山地区、西部的大兴安岭东坡丘陵沟壑区 为低山丘陵地貌，地形复杂，地势起伏较大，降雨易形 成强径流侵蚀土壤。中部的东北漫川漫岗区为平原地 貌，这些平原实际上并非平地，多为波状起伏的漫岗， 坡度多为１。～３。，大坡度在３。～６。，漫川漫岗区地形复 杂，起伏较大，坡长多为５００—１ ０００ ｍ，汇水面积较大， 面蚀严重，遇到大雨或暴雨时，易发生沟蚀。西部的呼 伦贝尔高平原区为缓坡丘陵地貌，山坡平缓、土丘较 多、地势起伏，降雨易形成径流。纵观黑土区，地貌主 要以低山、缓坡丘陵及漫川漫岗为主，地形复杂、地势 起伏，汇水面积较大，此地形地貌易形成径流，诱发沟 蚀。 １．４植被的地域性分异特征 东北黑土区森林植被覆盖度普遍较高，大小兴安 岭、长白山一带林地面积约占全国林地总面积的 ３３％。大小兴安岭山地区是东北地区重要的水源涵养 和生态屏障区，植被资源丰富。大面积的森林能调节 降水和地表径流，通过乔、灌木的林冠截留，改变降水 区、大兴安岭东坡丘陵沟壑区耕地面积大，植被覆盖度 较低。 自然状态下，黑土区植被状况良好，但近些年由于 人为破坏加剧，因此局部区域植被破坏严重，外营力可 直接作用于土壤，导致沟蚀的发生。黑土区森林主要 分布在人类活动较少的大小兴安岭、长白山一带，而粮 食主产地东北漫川漫岗区、大兴安岭东坡丘陵沟壑区 和人为扰动较大的呼伦贝尔高平原区植被覆盖度较低 且季节性差异显著。由此可知，黑土区大面积的森林 并没有真正地遏制住侵蚀沟的发育。 ２黑土区人为活动的地域性分异特征 东北黑土区是我国重要的粮食生产基地，耕地面 积占到总面积的１６％，大面积、长历时的耕作活动已 对黑土区土壤性质造成较大影响，耕地表层土壤质地 疏松，抗蚀性较差，降雨过后易形成细沟，随着径流的 冲刷，细沟会进一步发展成为浅沟、切沟。黑土区工农 业生产等人类活动集中区主要分布在松嫩平原及其周 边台地、低山丘陵区和辽河平原、三江平原及周边台地 区，这些区域侵蚀沟发育较为剧烈。纵观黑土区，人类 活动较少区域，植被、土壤状况较好，沟蚀较轻，如大小 兴安岭山地区；而人类活动集中的东北漫川漫岗区、大 兴安岭东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区，由于耕地 重用轻养、开垦草场、过度放牧等人为因素破坏，土壤 失去植被的保护，蓄水保土能力遭到破坏，因此一场高 强度的降雨过后，极易产生侵蚀沟。 黑土区人为活动与自然环境相辅相成，人为活动 可改变自然环境，自然环境也可影响人类活动。人类 活动是黑土区沟蚀的主要诱发性因素，黑土区不同地 带人类活动强度有所不同，但即使在相同强度的人类 活动条件下，由于不同区域自然地理条件的差异，对人 类活动影响的容忍度也不相同，更会带来沟蚀强度的 差异。 ３黑土区土壤侵蚀方式的地域性分异特征 水力侵蚀、冻融侵蚀遍布东北黑土区全境，黑土区 范吴明等：东北黑土区侵蚀沟发育与环境特征 局部区域风蚀严重。黑土区土壤侵蚀方式的分异体现 出明显的南北递变的纬度地带性，由北端的寒温带半 湿润区到南端的暖温带半湿润区，侵蚀方式由冻融侵 ４ 黑土区侵蚀沟的地域性分异特征 东北黑土区共有侵蚀沟２９５ ６６３条，其中：发展沟 蚀过渡到较强的水蚀；同时也体现出明显的东西递变 ２６２ １７８条，占侵蚀沟总数的８８．６７％；稳定沟３３ ４８５ 的经度地带性，由东部的温带半湿润区到西部的温带 条，占侵蚀沟总数的１ １．３３％。侵蚀沟总面积为 半干旱区，侵蚀方式由水蚀过渡到较强的风蚀。水蚀、 ３ ６４８．４２ ｋｒｎ ，总长度为１９５ ５１２．６４ ｋｍ，平均沟壑密度 风蚀、冻融侵蚀形成三足鼎立的形式，三者在一年内随 为０．２１ ｋｍ／ｋｍ ，平均沟道纵比为８．４３％。东北黑土 季节有明显的进退交替。冻融侵蚀在大小兴安岭山地 区较为突出，水蚀在辽宁环渤海山地丘陵区较为突出， 风蚀在呼伦贝尔高平原区较为突出。水蚀是侵蚀沟的 区水土保持规划二级分区侵蚀沟汇总情况见表１和图 １－－－－４（图中Ａ为长白山完达山山地丘陵区，Ｂ为东北漫 ５４４Ｏ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ ０Ｏ ５ Ｏ ５ ０ ５ Ｏ ５ ３３２２ ０ Ｏ ０ Ｄ 川漫岗区，Ｃ为大兴安岭东坡丘陵沟壑区，Ｄ为辽宁环 首要诱发因素；冻融侵蚀可以改变土壤结构，降低土壤 渤海山地丘陵区，Ｅ为大小兴安岭山地区、Ｆ为呼伦贝 震髫 翟 旧 斟 可蚀性，黑土区北部冻融严重区域，冻融侵蚀可通过频 尔高平原区）。 一 媒一咖辍 繁的冻融循环造成沟岸的坍塌。 表１ 东北黑土区二级规划分区侵蚀沟情况汇总 注：松辽风沙区侵蚀沟数量太少，未统计沟壑密度。 １０ ： ４ 蘧２ 。差 分区 ＇●ｒ 图１ 东北黑土区水土保持规划二级分区侵蚀沟数量 —＾ ； 六 ’ ‘０，６一 糖 ０３ ０．２柘 ０．１型 Ｏ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ 分区 图３ 东北黑土区二级规划分区侵蚀沟长度 中国水土保持ＳＷＣＣ ２０１３年第ｌＯ期 植被既可以削弱降雨冲击力又可以固土、保土，丰富的 水资源和森林资源使该区蓄水保土效果显著，沟蚀现 象较轻。 长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区、大兴 安岭东坡丘陵沟壑区侵蚀沟数量分别为１２．０７万、 ６．１８万、６．１７万条，侵蚀沟面积分别为６６９．１９、 ５６３．９１、１ ３６９．６０ ｋｍ ，侵蚀沟长度分别为４．２３万、 ２．４６万、８．５４万ｋｍ。这３个分区的侵蚀沟数量为黑 土区侵蚀沟总数的８２．５８％，侵蚀沟面积为黑土区侵 蚀沟总面积的７１．３４％，侵蚀沟长度为黑土区侵蚀沟 总长度的７７．９％。从侵蚀沟数量、面积、长度角度考 虑，长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区、大兴 安岭东坡丘陵沟壑区是侵蚀沟发育最严重的３个二级 分区，黑土区人为活动主要集中在这３个分区，各类活 动对区域土壤、植被造成了一定程度的破坏。由此可 知，人为活动是影响黑土区侵蚀沟发育的首要因素。 黑土区侵蚀沟长度与面积成正相关关系，说明侵蚀沟 长度对面积的影响大于宽度，即黑土区侵蚀沟多为 “细长型”。长白山完达山山地丘陵区、辽宁环渤海山 地区沟道纵比较大，沟道下切能力较强；东北漫川漫岗 区沟道纵比较小，沟道下切能力较弱。长白山完达山 山地丘陵区、东北漫ＪｌＩ漫岗区、辽宁环渤海山地丘陵 区、大小兴安岭山地区侵蚀沟发育规模较小，大兴安岭 东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区侵蚀沟发育规模 较大。耕地广布、土壤抗蚀性差、降雨及冻融等因素造 成８８．６７％的侵蚀沟处于发展状态，侵蚀沟进一步发 展的潜在危险性很高。 ５ 结论 东北黑土区土壤抗蚀性较差、地势起伏、降雨集中 等特点为侵蚀沟的发育提供了自然条件。自然状态 下，侵蚀沟发展速度缓慢，但由于人类对自然资源的不 合理利用，黑土区侵蚀沟发育广泛，扩张速度较快。本 文研究了黑土区各水土保持规划二级分区内自然环 境、人为活动方式、土壤侵蚀方式与侵蚀沟分布特征的 关系。实际上，黑土区独特的自然环境与人类活动方 式已在很大程度上促进了侵蚀沟的发育。由于人为活 动、地形地貌、土地利用等因素的不同，黑土区各水保 规划分区侵蚀沟分布特征差异较大。长白山完达山山 地丘陵区、东北漫川漫岗区、大兴安岭东坡丘陵沟壑区 侵蚀沟数量、面积、长度较大。大兴安岭东坡丘陵沟壑 区、呼伦贝尔高平原区沟壑密度较大，大小兴安岭山地 区沟壑密度较小。从侵蚀沟数量、面积、长度角度考 虑，长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区、大兴 安岭东坡丘陵沟壑区沟蚀最严重。从沟壑密度角度考 虑，大兴安岭东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区沟蚀 最严重。 目前，黑土区沟壑密度已达到０．２１ ｋｍ／ｋｍ ，大兴 安岭东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区沟壑密度高 达０．５６、０．３６ ｋｍ／ｋｍ 。黑土区８８．６７％的侵蚀沟处于 发展状态，且６４．５７％的发展沟长度在１００—５００ ｍ，发 展沟进一步发展的潜在危险性巨大。黑土资源有限， 土层较薄，一旦表土被剥蚀，其下的黄土母质基本无养 分，作物将无法生长。按专家预测，如不采取有效措施 进行治理，以原有的流失速度，再过５０年大部分黑土 层将基本消失。侵蚀沟的发生与发展已经严重破坏了 黑土资源，威胁国家粮食安全。应认识到黑土区侵蚀 沟防治的紧迫性与重要性，尽快采取水土保持措施抑 制侵蚀沟的发展；加大宣传力度，让更多的人了解黑土 区沟蚀现状并投身到黑土区沟道治理中。沟道治理最 好将行政区划与水土保持区划相结合，将自然与人文 因素相近区域的侵蚀沟统一治理。针对各区域不同的 侵蚀沟发育环境及侵蚀沟的数量、形态特点，采取相应 的治理原则与措施。 ［参考文献］ ［１］刘振举，蔡强国，李国强．东北黑土区水土流失对粮食安全 的影响［Ｃ］．海峡两岸环境与资源学术研讨会学术论文 集．呼和浩特：内蒙古人民出版社，２００８：１８６—１９２． ［２］范海峰，白建宏，王勇．基于高分辨率遥感影像调查侵蚀沟 的方法［Ｊ］．东北水利水电，２００９（６）：５６—５７． ［３］闫业超，张树文，李晓燕，等．黑龙江克拜黑土区５０多年来 侵蚀沟时空变化［Ｊ］．地理学报，２００５，６０（６）：１０１５—１０２０。 ［４］王文娟，张树文，邓荣鑫．东北黑土区沟蚀现状及其与景观 格局的关系［Ｊ］．农业工程学报，２０１ｌ，２７（１０）：１９２—１９８． ［５］李飞，张树文，李天奇．东北典型黑土区南部侵蚀沟与地形 要素之间的空间分布关系［Ｊ］．土壤与作物，２０１２，１（３）： １４８—１５４． ［６］孟令钦，李勇．东北黑土区坡耕地侵蚀沟发育机理初探 ［Ｊ］．水土保持学报，２００９，２３（１）：７—１１． ［７］范吴明，蔡强国，崔明．东北黑土漫岗区土壤侵蚀垂直分带 性研究［Ｊ］．农业工程学报，２００５，２ｌ（６）：８—１１． ［８］范吴明，蔡强国，王红闪，中国东北黑土区土壤侵蚀环境 ［Ｊ］．水土保持学报，２００４，ｌ８（２）：６６—７０． ［作者简介］范吴明（１９７２一），男，吉林白山市人，副教授，博 士，主要从事土壤侵蚀机理、冻融侵蚀等方面的研 究。 ［收稿日期］２０１３—０６—２５ （责任编辑徐素霞）